Chemiczne metody analizy ilościowej / Andrzej Cygański. - wyd. 7. Warszawa, 2011 Spis treści Przedmowa do siódmego wydania 13 1. Zagadnienia ogólnoanalityczne 15 1.1. Zadania i rola chemii analitycznej 15 1.2. Podział analizy chemicznej 18 1.2.1. Analiza jakościowa i ilościowa 18 1.2.2. Analiza klasyczna i instrumentalna 19 1.2.3. Analiza nieorganiczna i organiczna 19 1.2.4. Przemysłowa analiza chemiczna 20 1.3. Analityka i jej podział 1.3.1. Wprowadzenie 22 1.3.2. Analityka składu 23 1.3.3. Analityka procesowa 25 1.3.4. Analityka rozmieszczenia, analityka powierzchni 27 1.3.5. Analityka strukturalna 29 1.4. Próbka 1.4.1. Partia produktu 29 1.4.2. Rodzaje próbek 30 1.4.3. Reprezentatywność próbki analitycznej 31 1.4.4. Zasady pobierania próbek 33 1.4.5. Przeprowadzanie próbki do roztworu 37 1.4.6. Składniki próbki 42 1.5. Podział metod analitycznych na chemiczne i instrumentalne 1.5.1. Kryterium podziału 43 1.5.2. Zasada i podział metod chemicznych 43 1.5.3. Analiza wagowa 44 1.5.4. Analiza miareczkowa 45 1.5.5. Charakterystyka metod chemicznych 47 1.5.6. Charakterystyka metod instrumentalnych 48 1.6. Podział metod analitycznych w zaleŝności od wielkości próbki analitycznej 50 1.7. Błędy analizy ilościowej 53 1.7.1. Błąd bezwzględny i względny 53 1.7.2. Błędy przypadkowe, systematyczne i grube 54 1.8. Statystyczne sposoby interpretacji wyników 57 1.8.1. Zbiorowość generalna i próbna 57 1.8.2. Parametry charakteryzujące zbiorowość generalną i próbną 58 1.8.3. Rozkład Gaussa (rozkład normalny) 65 1.8.4. Przedział ufności 66 1.8.5. Przykład statystycznej oceny metody 69 1.8.6. Przedstawianie wyników analizy 70
1.9. Podstawowe pojęcia w obliczeniach analitycznych 72 1.9.1. Definicja mola i masy molowej 72 1.9.2. Określanie objętości roztworu 73 1.9.3. Sposoby wyraŝania stęŝeń roztworów 73 1.10. Wybór, sprawdzenie, certyfikacja i walidacja metody analitycznej 77 1.10.1. Rola metody analitycznej i sygnału analitycznego 77 1.10.2. Czułość metody 79 1.10.3. Zakres pomiarowy stęŝeń, granica wykrywalności i granica oznaczalności 80 1.10.4. Dokładność i precyzja metod analitycznych 82 1.10.5. Selektywność, specyficzność i uniwersalność metody 84 1.10.6. Parametry ekonomiczne 86 1.10.7. Kryteria wyboru metody analitycznej 88 1.10.8. Sprawdzenie metody analitycznej 89 1.10.9. Materiały odniesienia certyfikowane i niecertyfikowane 91 1.10.10.Proces walidacji 93 1.10.11.Kryterium niepewności pomiaru 95 1.10.12.Akredytacja laboratorium 96 1.11. Rodzaje równowag w chemii analitycznej 97 1.11.1.Reakcje odwracalne, prawo działania mas 97 1.11.2. Stałe dysocjacji słabych kwasów i zasad 101 1.11.3. Dysocjacja wody. Iloczyn jonowy wody 104 1.11.4. Stała równowagi reakcji redoks 105 1.11.5. Stale trwałości (tworzenia) kompleksów 106 1.11.6. Iloczyn rozpuszczalności i rozpuszczalność 108 1.11.7. Zestawienie rodzajów stałych równowagi 109 1.12. Ćwiczenia rachunkowe 111 1.13. Pytania kontrolne 112 2. Podstawowe czynności pomiarowe w analizie ilościowej 114 2.1. Wagi i waŝenie 114 2.1.1. Wielkości charakteryzujące wagi 114 2.1.2. Podział wag w zaleŝności od ich nośności i precyzji waŝenia 117 2.1.3. Podział wag ze względu na zasadę działania 117 2.1.4. Podział wag analitycznych dźwigniowych 118 2.1.5. Sposoby waŝenia 119 2.1.6. WaŜenie na wagach o róŝnych konstrukcjach 120 2.1.7. Wagi periodyczne 121 2.1.8. Wagi aperiodyczne dwuszalkowe 121 2.1.9. Wagi aperiodyczne jednoszalkowe 123 2.1.10. Nowoczesne wagi analityczne 126 2.1.11. Wagi elektroniczne 127 2.1.12. Wagi mikroanalityczne i ultramikroanalityczne 130 2.1.13. Przygotowanie odwaŝek 131
2.2. Naczynia miarowe 132 2.2.1. Rodzaje naczyń 132 2.2.2. Sprawdzenie pojemności i kalibrowanie naczyń miarowych 140 2.2.3. Pomiar objętości roztworów mianowanych podczas miareczkowania (miareczkowanie objętościowe) 149 2.2.4. Pomiar masy roztworów mianowanych podczas miareczkowania (miareczkowanie wagowe, grawimetryczne) 151 2.2.5. Mycie naczyń 152 2.3. Rola ćwiczeń laboratoryjnych z analizy ilościowej w wykształceniu chemika 154 2.4. Ćwiczenia rachunkowe 154 2.5. Pytania kontrolne 155 3. Analiza wagowa 157 3.1. Zagadnienia teoretyczne analizy wagowej 157 3.1.1. Mechanizm powstawania osadu 157 3.1.2. Proces współstrącania 164 3.1.3. Wytrącanie osadów z roztworów jednorodnych 171 3.1.4. Mechanizm rozpuszczania osadów 177 3.1.5. Określanie rozpuszczalności na podstawie iloczynu rozpuszczalności 179 3.1.6. Czynniki wpływające na rozpuszczalność osadu 183 3.2. Technika pracy w analizie wagowej 189 3.2.1. Oddzielanie osadu od roztworu 189 3.3. Przykłady oznaczeń wagowych 200 3.3.1. Oznaczanie wody 200 3.3.2. Oznaczanie baru lub siarczanow(vi) w postaci siarczanu(vi) baru 204 3.3.3. Oznaczanie Ŝelaza(lll) i niklu(ll) 208 3.3.4. Oznaczanie glinu w postaci oksychinolinianu glinu 213 3.3.5. Odczynniki organiczne stosowane do wytrącania osadów 214 3.4. Obliczenia w analizie wagowej 216 3.4.1. Wprowadzenie układu Sl w obliczeniach z analizy wagowej 216 3.4.2. Przykłady obliczeń w analizie wagowej 216 3.5. Ćwiczenia rachunkowe z analizy wagowej 223 3.6. Pytania kontrolne 225 4. Analiza miareczkowa 227 4.1. Wiadomości ogólne 227 4.1.1. Klasyfikacja metod miareczkowych 227 4.1.2. Substancje i roztwory wzorcowe, przygotowanie roztworów mianowanych 231 4.1.3. Błędy w analizie miareczkowej 232 4.2. Obliczenia w analizie miareczkowej 234 4.2.1. Obliczenia metodą stechiometryczną 235 4.2.2. Obliczenia metodą współczynników równowaŝności 244 4.2.3. Obliczenia metodą stęŝeń normalnych 256
4.3. Alkacymetria 265 4.3.1. Reakcja kwas-zasada 265 4.3.2. Charakterystyka hydrolizy odwracalnej 270 4.3.3. Zastosowanie hydrolizy nieodwracalnej 274 4.3.4. Wskaźniki kwasowo-zasadowe 279 4.3.5. Krzywe miareczkowania 286 4.3.6. Roztwory buforowe 303 4.3.7. Substancje wzorcowe i roztwory mianowane 306 4.3.8. Przykłady oznaczeń alkacymetrycznych 311 4.3.9. Miareczkowanie alkacymetryczne w środowisku niewodnym 317 4.3.10. Ćwiczenia rachunkowe z alkacymetrii 325 4.3.11. Pytania kontrolne 326 4.4. Redoksymetria 327 4.4.1. Reakcje utleniania i redukcji 327 4.4.2. Charakterystyka aktywności układów redoks 328 4.4.3. Zmiana potencjału redoks w czasie reakcji utleniania i redukcji 335 4.4.4. Wpływ ph na przebieg reakcji redoks 336 4.4.5. Wpływ reakcji kompleksowania i wytrącania osadów na potencjał redoks 338 4.4.6. Wskaźniki redoks 339 4.4.7. Krzywa miareczkowania redoks 340 4.4.8. Manganometria 345 4.4.9. Jodometria 355 4.4.10. Zasady innych metod redoksymetrycznych 368 4.4.11. Ćwiczenia rachunkowe z redoksymetrii 372 4.4.12. Pytania kontrolne 373 4.5. Miareczkowe metody wytrąceniowe. Argentometria 374 4.5.1. Ogólna charakterystyka miareczkowych metod wytrąceniowych 374 4.5.2. Mianowany roztwór AgNO3 374 4.5.3. Oznaczanie chlorków metodą Mohra 375 4.5.4. Oznaczanie chlorków metodą Volharda 376 4.5.5. Oznaczanie tiocyjanianów metodą Volharda 378 4.5.6. Oznaczanie chlorowców w obecności wskaźników adsorpcyjnych metodą Fajansa i Hassela 379 4.5.7. Krzywa miareczkowania wytrąceniowego 379 4.5.8. Ćwiczenia rachunkowe z argentometrii 382 4.5.9. Pytania kontrolne 383 4.6. Kompleksometria 383 4.6.1. Podział i rozwój kompleksometrii 383 4.6.2. Podstawy teoretyczne kompleksometrii 386 4.6.3. Kompleksy chelatowe 388 4.6.4. Określanie trwałości kompleksów jedno- i wielofunkcyjnych 392 4.6.5. Trwałość kompleksów metali z EDTA 400 4.6.6. Kompleksony 402 4.6.7. Krzywa miareczkowania kompleksometrycznego 404
4.6.8. Wskaźniki kompleksometryczne 410 4.6.9. Sposoby miareczkowania roztworem EDTA 414 4.6.10. Mianowany roztwór EDTA 415 4.6.11. Przykłady oznaczeń kompleksometrycznych 416 4.6.12. Ćwiczenia rachunkowe 420 4.6.13. Pytania kontrolne 420 5. Metody rozdzielania i zatęŝania 422 5.1. Charakterystyka i podział metod rozdzielania i zatęŝania 422 5.2. Metody wytrąceniowe i wykorzystujące lotność substancji 424 5.2.1. Selektywne wytrącanie 424 5.2.2. Współstrącanie z nośnikiem 427 5.2.3. Prawa podziału 429 5.2.4. Przykłady wydzielania śladów z nośnikiem 433 5.2.5. Maskowanie substancji 434 5.2.6. Metody wykorzystujące lotność związków 438 5.2.7. Obliczenia 440 5.2.8. Ćwiczenia rachunkowe 445 5.2.9. Pytania kontrolne 446 5.3. Ekstrakcja 447 5.3.1. Wiadomości wstępne 447 5.3.2. Wielkości charakteryzujące proces ekstrakcji 448 5.3.3. Klasyfikacja układów ekstrakcyjnych metali 456 5.3.4. Ekstrakcja kompleksów jonowo-asocjacyjnych 457 5.3.5. Ekstrakcja chelatów wewnętrznych 459 5.3.6. Równowaga procesu ekstrakcji chelatów wewnętrznych 461 5.3.7. Współczynniki reakcji ubocznych w ekstrakcji chelatów wewnętrznych464 5.3.8. Rodzaje ekstrakcji 466 5.3.9. Ekstrakcja w układzie ciecz-ciecz 467 5.3.10. Ekstrakcja w układzie ciecz-ciało stałe 469 5.3.11. Ekstrakcja do fazy stałej 471 5.3.12. Mikroekstrakcja do fazy stacjonarnej 472 5.3.13. Ekstrakcja cieczami w stanie nadkrytycznym 473 5.3.14. Przykłady rozdzielania ekstrakcyjnego 475 5.3.15. Obliczenia 480 5.3.16. Ćwiczenia rachunkowe 486 5.3.17. Pytania kontrolne 487 5.4. Wymiana jonowa 488 5.4.1. Zasada wymiany jonowej i chromatografii jonowymiennej 488 5.4.2. Rodzaje i właściwości grup funkcyjnych (jonogennych) 490 5.4.3. Podział jonitów ze względu na rodzaj związków i strukturę 493 5.4.4. Otrzymywanie syntetycznych jonitów organicznych 495 5.4.5. Współczynniki selektywności, podziału i rozdzielenia 497 5.4.6. Zastosowanie współczynnika podziału do obliczenia objętości retencji 502 5.4.7. Graficzne przedstawienie równowagi wymiany jonowej 505 5.4.8. Technika procesu wymiany jonowej w kolumnie 508
5.4.9. Przykłady metod rozdzielania 517 5.4.10. Obliczenia 520 5.4.11. Ćwiczenia rachunkowe 524 5.4.12. Pytania kontrolne 525 6. Kierunki rozwojowe współczesnej chemii analitycznej 527 6.1. Analiza śladowa 527 6.1.1. Przedmiot analizy śladowej 527 6.1.2. Rozwój analizy śladowej 527 6.1.3. Podział analizy śladowej 528 6.1.4. Jednostki stęŝeń w analizie śladowej 530 6.1.5. Zastosowanie analizy śladowej 531 6.1.6. Oznaczalność i ślepa próba w analizie śladowej 533 6.1.7. Specyfika wykonania analizy śladowej 534 6.1.8. Biologiczna rola pierwiastków śladowych 536 6.2. Specjacja i analiza specjacyjna 537 6.2.1. Znaczenie formy chemicznej występowania pierwiastków 537 6.2.2. Rola analizy specjacyjnej 538 6.2.3. Rodzaje specjacji 538 6.2.4. Specjacja stopni utlenienia 539 6.2.5. Specjacja róŝnych form występowania 540 6.2.6. Specjacja selenu i jego działanie przeciwutleniające 541 6.2.7. Specjacja pierwiastków toksycznych 542 6.2.8. Cykl przemian biogeochemicznych 547 6.2.9. Problematyka analizy specjacyjnej 548 6.3. Analiza środowiska 549 6.3.1. Pojęcia podstawowe ochrony środowiska i ekologii 549 6.3.2. Rodzaje zanieczyszczeń środowiska 550 6.3.3. SkaŜenie środowiska związkami nieorganicznymi 551 6.3.4. SkaŜenie środowiska związkami organicznymi 552 6.3.5. Analityka zanieczyszczeń środowiska 554 6.3.6. Monitoring zanieczyszczeń środowiska 556 6.3.7. Zanieczyszczenie powietrza w środowisku pracy i zamkniętych pomieszczeniach 559 6.3.8. Zielona chemia analityczna 562 6.4. Obliczenia 565 6.5. Ćwiczenia rachunkowe 568 6.6. Pytania kontrolne 568 Literatura 571 Wyniki ćwiczeń rachunkowych 577 Względne masy atomowe pierwiastków (2001 r.) 581 Skorowidz 583 oprac. BPK